纳米锑粉作为润滑油添加剂的分散性与摩擦性能的研究

摘要

纳米金属材料添加到润滑油中能表现出优异的抗磨减摩性能，对纳米颗粒在润滑油中的分散稳定性及摩擦性能的研究将推动润滑技术的发展。本研究采用硅烷偶联剂KH-570作为表面修饰剂，利用机械球磨法制备了不同粒径的纳米锑粒子，将其分散到900SN基础油中，通过沉降实验和吸光光度法考察了纳米粒子在润滑油中的分散稳定性；在CFT-1型摩擦试验机上进行往复式摩擦实验，考察其作为润滑油添加剂的摩擦学性能。结果表明：
　　1.利用X-射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和红外光谱仪(FTIR)对纳米锑粒子进行表征。结果表明，三个锑试样的粒径均为纳米量级，硅烷偶联剂KH570成功的吸附到纳米锑颗粒表面，使颗粒之间形成了空间位阻效应，改善了锑颗粒的分散性。
　　2.分散性研究实验结果表明：不同粒径的锑颗粒在900SN基础油中静置沉降15天后，40nm锑粒子的沉降速度最小；40nm锑基分散液的吸光度比65nm和85nm锑基分散液的吸光度大。这是由于经硅烷偶联剂改性过的锑粒子，高分子链链接在纳米粒子表面，使其具有空间位阻效应，避免了颗粒间相互接触，又由于小粒径的锑粒子在基础油中的沉降速度较慢，使团聚的几率减小，所以粒径为40nm的纳米锑粒子在润滑油中表现出较好的分散稳定性。
　　3.通过SEM和EDS分析了磨痕表面的形貌和组成元素。结果表明：三种锑粒子均能提高基础油900SN的抗磨减摩性能，其中含粒径为40nm的纳米锑粒子润滑油在高载荷(90N)下或在较大的摩擦速度(0.1m/s)下表现出很好的抗磨减摩性能。其摩擦系数和磨损体积相对于900SN基础油的分别降低了58.97％和42.70%。这是由于随着纳米锑粒子粒径的减小，其表面能增大，粒子会吸附到摩擦表面，与摩擦基体发生作用形成一层具有抗磨减摩性能的保护层。
　　4.粒径为40nm的锑粒子不仅能稳定的分散在900SN基础油中，而且在较大的摩擦载荷和摩擦速度下，摩擦系数和磨损程度均比65nm和85nm锑油样的小，综合分析，加入40nm的锑粒子有利于改善基础油的摩擦性能。